高性能高频多层混压电路板技术研究与应用

班万平

[摘    要]随着我国的电子行业兴起，普通的电路板已经难以适应当前电子设备要求的质量，包括电路板的适应性、物理强度、信息传递效率、工作精度以及各种参数和指标。为了弥补电路板的劣势，高性能高频多层混压电路板技术应运而生，这种高频混压电路板，使用多种材料叠构而成，利用高分子导电膜沉孔技术、半固化片、弧形隔齿固定技术等，在制作技术上与其他电路板相比有着不少优点，保证了电路板的低功耗高效率、良好的耐热性和适应性、高精度以及特性阻抗，能够应用在各种领域中。文章通过对高频混压电路板的制作技术、优势以及应用前景等角度，对高频混压电路板的特性做一个简单的阐述。

[关键词]高性能电路板;高频多层混压电路板;电路板技术;技术应用探索

[中图分类号]TN41 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2022）04–00–03

Research and Application of High-performance High-frequency

Multi-layer Hybrid Circuit Board Technology

Ban Wan-ping

[Abstract]With the rise of my country's electronic industry， ordinary circuit boards have been difficult to meet the quality requirements of current electronic equipment， including circuit board adaptability， physical strength， information transmission efficiency， working accuracy and various parameters and indicators. In order to make up for the disadvantages of circuit boards， high-performance high-frequency multi-layer hybrid circuit board technology came into being. Compared with other circuit boards， it has many advantages in production technology， ensuring low power consumption， high efficiency， good heat resistance and adaptability， high precision and characteristic impedance of the circuit board. Can be applied in various fields. This article briefly expounds the characteristics of the high-frequency mixed-voltage circuit board from the perspective of the production technology， advantages and application prospects of the high-frequency mixed-voltage circuit board.

[Keywords]high-performance circuit board; high-frequency multi-layer mixed-voltage circuit board; circuit board technology; technology application exploration

隨着我国科技的发展，我国对电子产品行业有了更全面的要求，一定要具备加工成型以及适应性，在耐热方面达到一定的标准，在信号传输的方面，一定要保障延时短、信号失真率低，保障信号传输不受损失，在介电特性方面，其低介质损耗因素Df与低介电常数Dk这两个重要指标，能够在温度频率以及湿度等环境的变化下保持稳定工作，不会发生太大的改变，最后还要具有高精度控制的特性阻抗Zo。以往传统电路板的制作，已经无法满足国家对电子产品的新要求，为此发展出了高性能高频多层混压电路板，采用多种材料结合叠构设计，实现电路板的高耐热性、特性阻抗控制、信号传输损失小、良好的介电特性，能够胜任在无线天线、航空航天功、率放大器等精密电子通信设备中，并且由于混压电路板的结构特性，可以适应多种不同的工作环境中，具有良好的应用前景。

1 高频混压电路板的制造技术

相对于普通的电路板，只有一种材料构筑基本的电路板，高性能高频多层混压电路板，使用多种材料混合叠构，能够实现节约材料成本，具有较强的抗电磁干扰能力，且合成的种类较多，能够应用各种不同的电子设备。高频混压板的制作需要固定装置、混压板以及高频芯片，其中高频芯片通过金属脚，与混压板中内部凹形槽中的金属片连接，从而固定在混压板上，将固定座与固定杆进行固定，并与高频芯片的底部相接触。整个材料的应用过程中，通常金属脚的数量控制在5个左右，且呈环状分布，在混压板的凹形槽内必须带有耐热圈，方便高频芯片的固定。而高性能高频混压电路板的制作方案，比传统制作方法还要具有几项优势：①通过高分子导电膜沉铜技术，改善沉铜效果;②利用高速半固化片开窗内缩值和压合参数，将板翘程度控制在最低;③通过弧形隔齿固定技术，在利用烘干设备提高电路板的清洁度。

1.1 高分子导电膜沉孔

以FPC孔金属化流程为例，在生产的过程中容易产生大量废水，其中含有大量络合铜离子，清理的时候还需要使用大量甲醛，对施工工人会产生一定危险，而采用高分子导电膜沉铜技术，可以避免沉铜弊端。①可以降低生产成本，节约能源以及保护环境;②也会让电路板孔内的沉铜效果降低，缩短了制作的时间和工期，更能优化电路板的质量。

1.2 降低板翘程度

通过利用高速半固化片开窗内缩值和压合参数这项技术，是以高温高压将半固化片热熔，使其处于流动状态后再变成固化片，是混压板中铜箔与混压板黏合的过程，流程中以黑棕化内层基板为基础，加入热熔半固化片，定位之后再与铜箔进行黏合排版，再到压合与钻定位孔，最后通过外形加工得到外层制作的混压板。这种在压合过程中加入半固化片的技术，能够有效保障混压板的压合质量，既不会破坏压合板中铜箔的电子线路，又不会让混压板疏松易碎，更可以有效防止板翘情况的发生。即便面对六层以上的板数，这种方法也能完美适用，首先需要对内层板进行预定位，尤其是孔位与线路必须要良好的对应，这时无论是柳钉定位还是焊点定位，都可以完成半固化片热熔压合的操作，详细过程如图1所示。

1.3 电路板的烘干

在电路板初步制作完成之后，都会有一段时间的保质期，如果在保质期内不对电路板进行烘干处理的话，很容易在接下来SMT上线制作时发生爆版问题，经过烘烤后的电路板水分更低、焊接效果更强，在翘曲度方面有较大的改善，同时也固定了电路板的尺寸，降低了修补率。而在以往的烘干过程中，装置过于简洁，仅设置烘干架本体和套筒装置，这样在电路板集体烘干處理的过程中容易发生电路板之间相互摩擦损坏电路板，或是个别元件粘连到其他电路板上，影响电路板的洁净度。而使用烘干设备弧形隔齿固定技术，则可以有效避免这些问题，在保证效率的同时，增大电路板之间的间隔减少电路板表面碰撞的概率，从而提高电路板的洁净度以及电路板生产的整体质量和效率。

2 高频混压电路板的优点

高频混压电路板属于一种电子频率较高的电路板，其频率通常要大于1 GHz或波长，应用领域的频率也要在300 MHz以上，这就要求电路板的材料要具有良好的化学稳定性和电气性能，不能因为功率信号增强变增大电路板的损耗，而这种高频电路板的作用，大多应用于通信系统、卫星系统、无线电传输系统等技术参数要求非常高的领域，所以在高频混压电路板的生产过程中，必须要求其具有以下几项优势。

2.1 高效率低功耗

高频混压电路板的介电常数较小，所以电路板的损耗也会更小，主要取决于电路板内的微带传输线的传输特性。板材的使用大多为环氧树脂FR4，该材料的介电常数εr以及损耗因子）tgδ都有良好的表现，按照微带传输线特性阻抗的计算方式，得知线宽与板厚之间对于特性阻抗的影响呈现正相关，由此得出损耗最低的微带传输线，在该传输线内信号传输的波长与相速都达到了高频标准，传输速率极快，且具有非常高的稳定性，从而保证电路板的运行效率，详细情况见表1。另外在表面导体导电率、抗弯强度以及表面光洁度等硬性指标也十分不错，生产过程又节能环保。

2.2 可调控性大

在各行各业对高频电路板的要求中，其中对精密金属材质的加热处理较高，一般的材质难以抵抗高温，很容易在温度较高的情况下发生溶解、断路等情极大地阻碍阻碍了电路板的正常工作，而在高性能高频混压电路板的制作中，能够利用独特的工艺实现增强高频混压电路板的可调控性，从而能够对不同深度的部件加热，甚至局部的重点加热也能胜任，无论是分散性还是集中性的加热方式，表面层或者深层次的操作领域，高频混压电路板都能够轻松完成对金属材料的加热处理。

2.3 电路板种类繁多，耐受性和适应性广泛

除了使用环氧树脂FR4作为基础材料制作的高性能高频混压电路板，还可以使用其他材料，如多脂氟乙烯PTFE、改性环氧树脂FR4以及聚四氟乙烯玻璃布F4等。由这些材料制成的高性能高频混压电路板又分RO3000系列、RO4000系列、F4B-1/2系列以及TL系列等。这些不同材料不同系列的高频混压电路板，对应的使用场合也有所不同，大到航空航天，小到家用电器。能够应用广泛，主要是因为这些电路板都各具特点，有些具有耐化学腐蚀性，有些具有一定的抗潮能力，还有一些耐高温和剥离强度大等优点。

3 高频混压电路板的应用领域

3.1 汽车防碰撞系统

在日常交通方面，汽车是人们最普遍的交通工具，但汽车也有诸多的安全隐患。例如，追尾。碰撞事物就频繁发生，大多数碰撞起因主要是司机部分方位出现盲区，或是在开车时注意力不集中，无意间超速或低速导致的。为了防止这类情况的发生，汽车防碰撞系统应运而生，它主要的作用是协助司机避免高速、低速、偏离轨道，甚至还可以通过影像分析，实现追尾预警、碰撞预警等提示功能，从而避免发生车祸。为了能让汽车防碰撞系统，能够正常工作，对电路板方面的准确性以及高效性都有着一定要求，在超大量的运算工作下，普通的电路板难以胜任，工作中容易出现电路板烧毁、断路等情况，而高性能高频混压电路板，在工作中能够保证系统的准确性和稳定性。

3.2 航空航天领域

我国在航空航天的领域也在积极探索，并且取得了良好的成就，这其中就离不开高性能高频混压电路板的应用。一旦涉及太空领域，就必须考虑到电路板的工作环境已经处于一个真空、低压、低温的状态，并且电路板要工作的涵盖远距离信号传输、图像、音频的采集，要求电路板具有良好的精度、物理性能以及技术参数，这些往往是普通电路板不具备的。

3.3 光电信号、无线电的传输

对比普通电路板的高介电常数，高频混压电路板的介电常数更低在信号传输上更快，利用这一优点能够将高频混压电路板应用在无线信号的传输上。例如，高空信号基站，在信号传输的过程中，信号基站往往会接收和转发大量信息，让基站的功率增大，而高平混压电路板不仅具有信号传输效率上的优势，同时在能耗上也更低，能够维持信号基站的稳定。同时我国各个不同地区的环境也会有所不同，部分高空基站会处于潮湿环境当中，普通电路板难以应对潮湿环境，但高频混压电路板的适应性则可以完全胜任。

4 结束语

高频混压电路板对比普通电路板而言具有诸多优势，包括在生产工艺上的技术，以及具有耐热性、高功率低能耗、适应范围广控制性强等特点，基于这种特点和优势，能够将高频混压电路板应用在各种不同的领域中，具有良好的发展前景。

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